Dinamika Partikel dan Bunyi Hukum Newton 1, 2 dan 3

Materi.id- Dinamika Partikel dan Hukum Newton| Halo sobat materiID kali ini kita akan membahas tentang apa itu dengan dinamika partike bersetia bunyi hukum I, II dan III. Kalau sebelumnya kita membahas tentang kinematika gerak yaitu gerak lurus dan gerak melingkar maka kita akan membahas tentang dinamika partikel. Sebelum melanjutkan materi ini, silahkan anda baca dahulu materi sebelumnya yaitu tentang kinematika gerak.

Dinamika gerak partikel adalah ilmu yang mempelajari gerak benda dimana penyebab gerak benda tersebut diperhatikan. Lalu tahukah anda penyebab suatu benda itu dapat bergerak? Suatu benda dapat berpindah posisi atau dikatakan bergerak dikarenakan adanya gaya baik tarikan atau dorongan yang bekerja pada benda tersebut. Contoh dengan gaya meja yang diam akan bergerak sehingga berpindah posisinya atau sebaliknya benda yang bergerak akan diam  karena adanya gaya tersebut.

Ilmuwan yang berjasa pada ilmu fisika terutama pada dinamika partikel adalah Sir Isaac Newton dimana dia mengungkapkan tiga hukum yang sampai saat ini digunakan oleh kita yaitu Hukum 1 Newton, Hukum II Newton dan Hukum III Newton.

Coba anda bayangkan meja ruang tamu anda, anda dorong sendirian. Dan bandingkan jika anda mendorongnya lebih dari satu orang, bagaimana gerakan meja tersebut? Meja akan lebih mudah bergerak dan lebih cepat ketika mendapatkan gaya dorong yang lebih.

Bunyi Hukum 1, 2, 3 Newton

Sebelum mempelajar dinamika partikel lebih lanjut, maka kita harus mempelajar hukum Newton baik yang pertama hingga yang ketiga.

Hukum 1 Newton

Hukum 1 Newton mempelajari bagaimana suatu benda akan mempertahankan posisi atau keadaannya. Ini berkaitan dengan kelembaman. Coba anda bayangkan sedang mengendarai mobil dengan kecepatan yang sangat tinggi dan tiba-tiba mengerem mendadak. Apa yang terjadi? Anda akan terdorong ke depan bukan? Atau sebaliknya ketika mobil dalam keadaan diam kemudian melaju dengan cepat maka badan anda akan terdorong kebelakang bukan?

Pada dasarnya beda yang diam akan tetap diam sebelum ada gaya yang menarik atau mendorong sehingga dapat bergerak. Demikian juga benda yang sedang bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan dan akan berhenti jika terdapat gaya yang melawan gerakkan benda tersebut.

Kondisi keadaaan tersebut kemudian disimpulkan oleh Newton sehingga dikenal dengan Hukum pertama (1) Newton. Hukum 1 Newton berbunyi sebagai berikut: Setiap benda tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kelajuan konstan pada garis lurus kecuali ada resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut.

Kecenderungan benda mempertahankan keadaannya, yaitu diam atau bergerak dengan kelajuan konstan dalam garis lurus, disebut kelembaman atau inersia. Oleh karena itu, Hukum Pertama Newton disebut juga sebagai hukum Kelembaman.

Hukum Kedua Newton

Seperti yang sudah dijelaskan di atas, setiap benda akan cenderung mempertahankan keadaannya jika tidak ada resultan gaya yang bekerja? Lalu bagaiamana jika terdapat resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut? Hasil eksperimen Newton menunjukkan bahwa gaya yang akan diberikan pada benda akan menyebabkan benda tersebut mengalami perubahan kecepatan. Ketika arah gaya tersebut searah dengan arah gerakan benda maka kecepatan benda tersebut akan bertambah. Dan sebaliknya, jika arah gaya tersebut berlawanan dengan arah gerakkan benda, maka kecepatan benda tersebut akan berkurang.

Berdasarkan hal ini bisa kita simpulkan bahwa  percepatan pada benda akan sebanding dengan resultan gaya yang diberikan. Akan tetapi berbanding terbalik dengan massa bendanya. Artinya semakin besar massa suatu benda maka semakin besar gaya yang harus diberikkan untuk menggerakkannya dari keadaaan diam atau menghentikkannya dari keadaan bergerak.

Hubungan antara resultan gaya, massa, dan percepatan secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

Dinamika Partikel Hukum 2 Newton

Persamaan diatas memiliki makna bahwa Semakin besar resultan gaya yang diberikan pada benda, semakin besar percepatan yang dihasilkannya. Jadi, percepatan benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut. Arah percepatan sama dengan arah resultan gayanya.

Di dalam dinamika partikel, hukum Newton yang kedua inilah sangat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Hukum 2 newton ini didalam dinamika partikel sering digunakan untuk menyelesaikan persoalan atau menjelaskan suatu fenomena gerak dalam fisika.

Hukum Ketiga Newton

Pernahkah anda berenang? Coba anda perhatikan ketika berenang, kita akan berusaha mendorong kebelakang sehingga badan kita maju bukan? atau pernahkah kalian mencoba mendorong tembok anda? Jika anda mendorongnya dengan kuat apa yang terjadi pada kaki anda? Kaki anda akan terdorong ke belakang ya. Kejadian ini berkaitan dengan hukum ketiga newton.

Secara sederhana hukum ketiga newton adalah ketika ada gaya aksi maka akan ada gaya reaksi yang arahnya berlawanan dengan gaya aksi tersebut. Bunyi hukum ketiga newton adalah ketika suatu benda memberikan gaya pada benda lainnya, benda kedua akan memberikan gaya yang sama dan berlawanan arah pada benda pertama.

Sifat pasangan gaya aksi-reaksi besarnya selalu sama, segaris, saling berlawanan arah, dan bekerja pada benda yang berbeda.

Rumus Gaya Berat, Gaya Normal dan Tegangan Tali

Pada materi dinamika partikel kita juga akan mempelajari tentang rumus gaya berat, gaya normal dan tegangan tali. Kesemuanya merupakan besaran vektor, Masih ingatkan, tentang apa itu besaran vektor dan cara menjumlahkan atau mengurangkannya? Besaran tersebut sangat penting untuk dipahami didalam mempelajari dinamika partikel.

Gaya Berat

Berat berbeda dengan massa loh? Ketika kalian di minta untuk membeli telur , seharusnya anda mengatakkan massanya 1 Kg bukan beratnya 1 Kg. Massa dimana pun akan tetap jika berat akan berubah tergantung percepatan grafitasi di suatu tempat.

Pengertian berat adalah gaya grafitasi yang bekerja pada suatu benda. Akibat iniliah benda yang jatuh akan mendapatkan percepatan senilai dengan grafitasi bumi. Persamaan atau rumus dari gaya berat adalah sebagai berikut:

Rumus gaya berat dinamika partikel

Gaya Normal

Ketika benda berada pada suatu bidang, bidang tersebut akan memberikan gaya pada benda tadi yang disebut gaya kontak. Jika gaya kontak ini tegak lurus permukaan bidang maka disebut gaya normal. Besar gaya normal bergantung pada besar gaya lain yang bekerja pada benda.

Lalu bagaimana dengan arah dari gaya normal ini? perlu sahabat ketahui bahwa Arah gaya normal
selalu tegak lurus bidang tempat benda itu berada. Perhatikan gambar berikut ini:

Gaya normal Dinamika partikel

Gaya Tegangan Tali

Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada tali pada saat tali dalam keadaan tegang. Untuk arah gaya tegangan tali ini tergantung dari titik acuan yang kita buat. Perhatikan gambar berikut ini untuk lebih mudah dalam memahaminya:

Gaya tegangan tali dinamika partikel

Perhatikkan gambar a, jika kita menetapkan acuannya adalah benda bermasaa m maka arah tegangan tali (T) ke arah atas pun sebaliknya. Begitu pula untuk gambar b, Jika acuan m1 maka arah T adalah menuju ke m2 dan sebaliknya.

Gaya Gesekan

Sejatinya gaya gesekan adalah gaya yang terjadi antara permukaan kedua benda ketika bertemu. Semua permukaan benda akan menghasilkan gaya gesek. Contoh ketika kita menggerakkan meja, terjadi gesekan antara permukaan lantai dengan permukaan kaki kaki meja tersebut.

Pada keadaan benda tepat akan bergerak, besar gaya F tepat sama dengan gaya gesekan statis maksimum. Besar gaya gesekan statis maksimum sebanding dengan gaya normal antara benda dan bidang. Konstanta kesebandingan antara besar gaya gesekan statis maksimum dan gaya normal disebut koefisien gesekan statis.

Gaya gesekan statis maksimum

Selanjutnya, ketika gaya F yang diberikan lebih besar daripada besar gaya gesekan statis maksimum, F > fs,maks, benda akan bergerak. Pada keadaan bergerak ini, gaya gesekan yang bekerja disebut gaya gesekan
kinetik. Gaya gesekan ini besarnya konstan dan memenuhi persamaan

Rumus Gaya Gesekan kinetis

Contoh Soal dan Pembahasan Materi Dinamika Partikel

Contoh Soal Hukum Newton

soal 1

Jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol maka
(1) benda tidak akan dipercepat
(2) benda selalu diam (3) perubahan kecepatan benda nol
(4) benda tidak mungkin bergerak lurus beraturan
Pernyataan yang benar adalah…
a. (1), (2), dan (3)
b. (1) dan (3) saja
c. (2) dan (4) saja
d. (4) saja
e. (1), (2), (3), dan (4)
Penyelesaian
Dari Hukum Pertama Newton, ΣF=0

• Nilai nol ini disebabkan karena tidak ada percepatan pada benda.
• Jika percepatannya nol, kecepatan benda adalah konstan.
• Jika percepatan benda bernilai nol, benda dapat berada dalam keadaan diam maupun bergerak.
• Jika kecepatan benda bernilai konstan, benda akan bergerak lurus beraturan.

Jawabannya b

soal 2

Tiga buah gaya, F1 = 10 N dan F2 = 15 N, dan F3 = c N bekerja pada sebuah benda, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Jika benda tetap diam, berapakah nilai c?

Soal dan pembahasan hukum newton

soal 3

Tentukan resultan sebuah gaya yang diperlukan untuk menghentikan mobil 1.500 kg yang sedang bergerak dengan kelajuan 72 km/jam dalam jarak 50 m.

Contoh soal dan pembahasan hukum 2 newton

Soal dan Pembahasan Gaya Normal

soal 4

Benda bermassa 5 kg terletak diam di atas sebuah bidang. Tentukanlah gaya normal yang bekerja pada benda jika bidang tersebut
a. datar, dan
b. membentuk sudut 30° terhadap bidang datar.

Soal dan pembahasan gaya normal

Demikianlah pembahsan singkat kami tentang dinamika gerak partikel yang terdiri dari hukum newton, gaya gesek, gaya berat, tegangan tali semoga bermanfaat.

No Responses

Leave a Reply